Лекция №3 основы гидродинамики план:

1. СВОЙСТВО ЖИДКОСТЕЙ.

2. УРАВНЕНИЕ НЕРАЗРЫВНОСТИ ПОТОКА.РЕЖИМЫ ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ.

3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ И АППАРАТОВ.

1. Свойство жидкостей

Количество жидкости, протекающей через поперечное сечение потока в единицу времени, называют расходом жидкости.

Различают объемный расход V: м³/с, м³/час

И массовый расход M: кг/с, кг/час

Живым сечением Sназывается сечение потока, проведённое перпенди­кулярно к его направлению.

Средняя скорость потока жидкости в трубопроводеw_ср (м/с): выражается отношением объемного V_сек (м³/с) расхода жидкости к площади поперечного сечения S(м²) потока.

Массовый расход (кг/c) М=ρwS, здесь ρ- плотность жидкости (кг/м³)

1. Смоченным периметром П называется часть периметра (длины) живого сечения потока, в котором жидкость соприкасается с твёрдыми стенками кана­ла или трубы.

2. Гидравлический радиус и эквивалентный диаметр. Под гидравличе­ским радиусом R_г понимают отношение живого сечения трубопровода или кана­ла, через которое протекает жидкость, к смоченному периметру. R_г = S/ П (м).

Например, для канала прямоугольного сечения со сторонами а и bимеем

Диаметр d₃,выраженный через R_г называется эквивалентным и определяется как

Для канала прямоугольного сечения он будет равен d,

Виды движения жидкостей

Движение жидкости является установившимся, или стационарным, если скорость частиц потока, а также другие влияющие факторы на его движение (температура, плотность, давление и др.) не изменяются во времени.

В отличие от стационарного при неустановившемся, нестационарном потоке жидкости, факторы, влияющие на движение жидкости изменяются во времени.

Равномерное и неравномерное движение. Равномерным называют такой вид движения, при котором все гидравлические параметры движения - скоро­сти, форма русла, глубина - не изменяются по длине потока. Неравномерное движение характеризуется изменением по длине потока живого сечения и ско­ростей в соответствующих точках.

Напорное и безнапорное движение. Напорным называют движение жидко­сти, когда поток не имеет свободной поверхности. Движение, при котором по­ток не со всех сторон ограничен твердыми стенками и имеет свободную поверхность, называется безнапорным или движением со свободной поверхно­стью.

2.Уравнение сплошности (неразрывности) потока.Режимы движения жидкости

Условие движения жидкости без образования разрывов (пустот) характеризуется уравнением неразрывности (сплошности), которое выражает закон сохранения массы.

Выделим внутри потока элементарный параллелепипед объёмом dV= dx-dy-dz, ребра которого направлены параллельно осям координат (рис.1).

Движение жидкости является установившимся, или стационарным, если скорость частиц потока, а также другие влияющие факторы на его движение (температура, плотность, давление и др.) не изменяются во времени.

В отличие от стационарного при неустановившемся, нестационарном потоке жидкости, факторы, влияющие на движение жидкости изменяются во времени.

Критерий Рейнольдса:

Критерий Re является мерой соотношения между силами вязкости и инерции в движущемся потоке:

При Re<2320 течение является ламинарным, при 2320<Re<10000 течение является переходным, и при Re>10000, течение является турбулентным.